JP6520563B2 - 冷媒蒸発器 - Google Patents

Description

本発明は、被冷却流体が流れる方向において互いに対向するように配置された第１蒸発部と第２蒸発部とを有し、被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器に関する。

冷媒蒸発器は、内部を流れる液相冷媒が蒸発する際の蒸発潜熱によって、外部を流れる被冷却流体から熱を奪い、被冷却流体の冷却を行う。

例えば、下記特許文献１には、内部に液相冷媒及び気相冷媒（以下、両者を単に「冷媒」ともいう）を流す複数のチューブを積層して構成されたコア部を有する冷媒蒸発器が記載されている。当該コア部は、被冷却流体である空気が流れる方向の寸法と比べて、積層方向の寸法が大きい幅広形状となっている。

下記特許文献１の冷媒蒸発器は、コア部の上方に配置される第１のヘッダータンクから、コア部に冷媒を流入させるように構成されている。つまり、第１のヘッダータンクは、その内部を流れる冷媒を分配し、コア部を構成する一方の列の複数のチューブに流入させる。冷媒は各チューブ内を下方に向かって流れ、各チューブの下端部から流出する。当該冷媒は、コア部の下方に配置された第２のヘッダータンク内で折り返すと、次にコア部を構成する他方の列の複数のチューブに流入する。この冷媒は、各チューブ内を上方に向かって流れる。

ところで、第１のヘッダータンクには外部から冷媒を流入させる流入口が設けられているが、この流入口から第１のヘッダータンク内に流入した冷媒は、特に冷媒の流量が小さい場合、当該流入口近傍に位置するチューブに流入し易い傾向がある。このため、幅広形状のコア部において、流入口近傍の部位と、流入口から大きく離れた部位との間で、チューブに流入する冷媒の流量に差異が生じ、冷媒の分布が不均一となるおそれがある。このように、コア部において冷媒の分布が不均一になると、被冷却流体と冷媒との熱交換が有効に行われない領域がコア部に生じ、冷媒蒸発器の冷却性能が低下するという問題が発生する。また、このように熱交換が有効に行われない領域を流れた空気は十分に冷却されないため、快適性を損なうという問題も発生させてしまう。

また、第１のヘッダータンクから各チューブに冷媒を均一に流入させるように工夫した場合でも、各チューブにおける冷媒の蒸発のため、第２のヘッダータンクから上記他方の列の複数のチューブに流入する冷媒の分布が不均一となってしまうおそれがある。詳述すると、まず、同一の質量流量の冷媒を流す場合では、気相冷媒がチューブの壁面から受ける抵抗は、液相冷媒がチューブの壁面から受ける抵抗よりも大きくなる。また、チューブの下流側では、多くの液相冷媒が蒸発して気相冷媒となっているが、この蒸発し易さも、チューブ間で差異が生じることがある。このため、仮に第２のヘッダータンク内が単一の空間となっている場合、第２のヘッダータンク内の冷媒は、他のチューブと比べて液相冷媒が蒸発し難いチューブを指向することになる。この結果、第２のヘッダータンクから上記他方の列の複数のチューブに流入する冷媒の分布が不均一となってしまう。

これに対し、下記特許文献１記載の冷媒蒸発器では、第２のヘッダータンク内に複数の隔壁が配置されることによって、ヘッダータンク内が複数の隔室に区画されている。当該隔壁は、隣り合う隔室において冷媒の移動を生じさせないように形成されている。これにより、チューブ間で冷媒の蒸発し易さに差異が生じた場合にも、それに伴って冷媒の分布が不均一となることを抑制し、冷媒蒸発器の冷却性能を向上させることができる。

特表２０１４−５１８３７０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の冷媒蒸発器では、供給される冷媒の流量が比較的小さい場合に、冷媒分布が不均一になることを十分に抑制できないという課題があった。すなわち、上記特許文献１記載の冷媒蒸発器では、供給される冷媒の流量が比較的小さい場合は、第１のヘッダータンクの流入口近傍に位置するチューブに冷媒が指向する傾向が顕著になる。このように、チューブへの流入時に冷媒の分布が不均一になると、第２のヘッダータンク内が隔壁によって仕切られていることから、第２のヘッダータンク内ではその不均一が解消されることなく更に下流まで影響を及ぼす。その結果、冷媒蒸発器を流れても冷却されない空気が発生し、当該空気供給される車室等の快適性が低下するという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、供給される冷媒の流量によらず、冷媒の分布が不均一となることを抑制し、流れる空気を均一に冷却できる冷媒蒸発器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る冷媒蒸発器は、被冷却流体が流れる方向において互いに対向するように配置された第１蒸発部（２０，２０Ｃ）と第２蒸発部（１０，１０Ｃ）とを有し、被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）であって、第１蒸発部は、冷媒を下方に向けて流す複数の第１チューブ（２２ａ，２２Ｃａ）を第１方向に積層することで構成された第１コア部（２２，２２Ｃ）と、第１コア部の上方に配置され、第１方向に沿って冷媒を流すとともに、該冷媒を複数の第１チューブの上端部から流入させるように分配する第１分配部（２１，２１Ｃ）と、第１コア部の下方に配置され、複数の第１チューブの下端部から流出した冷媒を集める第１集合部（２３，２３Ｂ，２３Ｃ）と、有する。第２蒸発部は、冷媒を上方に向けて流す複数の第２チューブ（１２ａ，１２Ｃａ）を第１方向に積層することで構成された第２コア部（１２，１２Ｃ）と、第２コア部の下方に配置され、第１集合部から冷媒の供給を受けるとともに、該冷媒を複数の第２チューブの下端部から流入させるように分配する第２分配部（１３，１３Ｃ）と、第２コア部の上方に配置され、複数の第２チューブの上端部から流出した冷媒を集める第２集合部（１１，１１Ｃ）と、有する。第１集合部は、第１方向に沿って並ぶように互いに所定間隔を空けて配置された複数の第１隔壁（２３１，２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ）と、該複数の第１隔壁によって区画形成された複数の第１隔室（２３２，２３２Ｂ，２３２Ｃ）とを有する。第２分配部は、第１方向に沿って並ぶように互いに所定間隔を空けて配置された複数の第２隔壁（１３１，１３１Ｃ）と、該複数の第２隔壁によって区画形成され、且つ互いに独立した空間として形成される複数の第２隔室（１３２，１３２Ｃ）とを有する。第１隔壁は、一の第１隔室の冷媒の水位が所定水位を超えた場合に、該冷媒を該一の第１隔室と隣り合う他の第１隔室に移動させる逸水部（２３４，２３４Ａ，２３４Ｂ，２３４Ｃ）を有している。

この構成によれば、第１集合部の各第１隔室に至る冷媒の流量が比較的大きい場合は、冷媒は各第１隔室で滞留することなく、第２分配部に供給される。このため、隣り合う第１隔室間の冷媒の移動は第１隔壁によって妨げられる。

一方、第１集合部の各第１隔室に至る冷媒の流量が比較的小さい場合は、冷媒は各第１隔室で滞留するとともに、その水位が上昇する。一の第１隔室の冷媒の水位が所定水位を超えると、当該冷媒は一の第１隔室と隣り合う他の第１隔室に移動する。すなわち、冷媒の水位が高い第１隔室から、冷媒の水位が低い第１隔室に冷媒を移動させ、第１集合部の各第１隔室に滞留する冷媒の水位を均一化することができる。水位が均一化されたこの冷媒が第２分配部へ供給されるため、第２蒸発部における冷媒の分配を均一化できる。

したがって、この構成によれば、供給される冷媒の流量によらず、第１コア部及び第２コア部において冷媒の分布が不均一となることを抑制できる。

本発明によれば、供給される冷媒の流量によらず、冷媒の分布が不均一となることを抑制し、流れる空気を均一に冷却できる冷媒蒸発器を提供することができる。

第１実施形態に係る冷媒蒸発器を模式的に示す斜視図である。 図１の冷媒蒸発器における冷媒の流れを模式的に示す分解斜視図である。 供給される冷媒の流量が比較的大きい場合の図１の冷媒蒸発器のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 供給される冷媒の流量が比較的小さい場合の図１の冷媒蒸発器のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 供給される冷媒の流量が比較的小さい場合の図２の冷媒蒸発器のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。 第１変形例に係る冷媒蒸発器を示す断面図である。 第１変形例に係る冷媒蒸発器を示す断面図である。 第２実施形態に係る冷媒蒸発器を模式的に示す斜視図である。 図９の冷媒蒸発器のＩＸ−ＩＸ断面を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照しながら、第１実施形態に係る冷媒蒸発器１の構成について説明する。図２は、後述する風上側集合タンク１１、風上側分配タンク１３、風下側分配タンク２１及び風下側集合タンク２３の内部を破線で図示している。

冷媒蒸発器１は、車室内の温度を調整する車両用空調装置に搭載され、冷凍サイクルに用いられる。具体的には、冷媒蒸発器１は、車室内に吹き出される空気から熱を奪うとともに、その熱を液相の冷媒に与えて蒸発させることで空気を冷却する冷却用熱交換器である。冷凍サイクルは、周知のように、冷媒蒸発器１の他に、図示しない圧縮機、放熱器及び膨張弁等から構成される。

冷媒蒸発器１は、２つの蒸発部１０，２０を備えている。蒸発部１０，２０は、矢印Ｘ１で示される空気の流れ方向において対向するように、上流側と下流側に配置されている。以下、矢印Ｘ１方向における上流側に配置される蒸発部１０を「風上側蒸発部１０」（第２蒸発部）と称する。また、矢印Ｘ１方向における下流側に配置される蒸発部２０を「風下側蒸発部２０」（第１蒸発部）と称する。

尚、理解を容易にするため、被冷却流体である空気が流れる方向（水平方向）をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とし、鉛直方向上方をＺ方向とする直交座標を用いて説明する。当該直交座標は、図３以降においても対応するものを用いる。

風上側蒸発部１０は、風上側集合タンク１１（第２集合部）と、風上側コア部１２（第２コア部）と、風上側分配タンク１３（第２分配部）とを有している。風上側集合タンク１１、風上側コア部１２及び風上側分配タンク１３は、この順序で、−Ｚ方向に並べて配置されている。

風上側コア部１２は、全体として、Ｘ方向を厚さ方向とする扁平な直方体形状を呈している。風上側コア部１２の下端部１２ｄには、風上側分配タンク１３が接続されている。風上側コア部１２の上端部１２ｅには、風上側集合タンク１１が接続されている。風上側コア部１２は、複数の風上側チューブ１２ａ（第２チューブ）と、複数の風上側フィン１２ｂとがＹ方向に交互に積層された構造からなる。

風上側チューブ１２ａは、その断面が扁平状で、Ｚ方向に延びるように配置されている。風上側チューブ１２ａの内部には、冷媒が流れる流路が形成されている。

風上側フィン１２ｂは、金属製の薄板を屈曲させることで形成される、いわゆるコルゲートフィンである。風上側フィン１２ｂは、Ｙ方向に隣り合う風上側チューブ１２ａ，１２ａ間に配置されており、風上側チューブ１２ａの外側面に接続されている。

また、風上側コア部１２は、積層された風上側チューブ１２ａ及び風上側フィン１２ｂのＹ方向の両端に、板形状のサイドプレート１２ｃを有している。サイドプレート１２ｃは、風上側コア部１２を補強するための部材である。

風上側分配タンク１３は、内部に冷媒の流路を有する筒状の部材からなる。風上側分配タンク１３の軸方向（Ｙ方向）の両端部は閉塞されている。図２に示されるように、風上側分配タンク１３は、その内部に５つの風上側隔壁１３１（第２隔壁）を有している。風上側隔壁１３１は、Ｙ方向に対して略垂直な平面を有する板形状を呈し、風上側分配タンク１３内でＹ方向に沿って互いに間隔を空けて配置されている。これにより、風上側分配タンク１３内には、Ｙ方向に沿って並ぶ６つの風上側隔室１３２（第２隔室）が区画形成されている。

また、風上側分配タンク１３の上部の外側面には、風上側チューブ１２ａの下端部１２ａ１が挿入される複数の貫通孔（不図示）が形成されている。風上側チューブ１２ａの下端部１２ａ１（図２参照）がこの貫通孔に挿入されることにより、各風上側隔室１３２は複数の風上側チューブ１２ａに連通している。すなわち、各風上側隔室１３２は、連通している複数の風上側チューブ１２ａの下端部１２ａ１から冷媒を流入させて、各風上側チューブ１２ａに冷媒を分配する空間となる。

図２に示されるように、風上側分配タンク１３の外側面には、各風上側隔室１３２に連通する導入口１３３が６つ形成されている。導入口１３３は、冷媒を各風上側隔室１３２内に導くための開口であり、各風上側隔室１３２の側面に１つずつ形成されている。

図１及び図２に示されるように、風上側集合タンク１１は、内部に冷媒の流路を有する筒状の部材からなる。風上側集合タンク１１のＹ方向側の端部は閉塞されている。風上側集合タンク１１の−Ｙ方向側の端部には排出口１１ａが形成されている。排出口１１ａは、図示しない圧縮機の吸入側に接続されている。

また、風上側集合タンク１１の下部の外側面には、風上側チューブ１２ａの上端部１２ａ２（図２参照）が挿入される複数の貫通孔（不図示）が形成されている。風上側チューブ１２ａの上端部１２ａ１がこの貫通孔に挿入されることにより、風上側集合タンク１１の内部流路は風上側チューブ１２ａに連通している。すなわち、各風上側チューブ１２ａを流れ、その上端部１２ａ１から流出した冷媒は、風上側集合タンク１１に集められる。この風上側集合タンク１１に集められた冷媒は排出口１１ａを介して圧縮機に導かれる。

風下側蒸発部２０は、風下側分配タンク２１（第１分配部）と、風下側コア部２２（第１コア部）と、風下側集合タンク２３（第１集合部）とを有している。風下側分配タンク２１、風下側コア部２２及び風下側集合タンク２３は、この順序で、−Ｚ方向に並べて配置されている。

風下側コア部２２は風上側コア部１２と略同一の構造を有している。すなわち、風下側コア部２２は、全体として、Ｘ方向を厚さ方向とする扁平な直方体形状を呈している。また、図２に示されるように、風下側コア部２２は、複数の風下側チューブ２２ａ（第１チューブ）と、複数の風下側フィン２２ｂとがＹ方向に交互に積層された構造からなり、積層された風下側チューブ２２ａ及び風下側フィン２２ｂのＹ方向の両端に、板形状のサイドプレート２２ｃを有している。風下側コア部２２の上端部２２ｅには、風下側分配タンク２１が接続されている。風下側コア部２２の下端部２２ｄには、風下側集合タンク２３が接続されている。

風下側分配タンク２１は、内部に冷媒の流路を有する筒状の部材からなる。風下側分配タンク２１のＹ方向側の端部は閉塞されている。風下側分配タンク２１の−Ｙ方向側の端部には流入口２１ａが形成されている。流入口２１ａには、図示しない膨張弁により減圧された低圧冷媒が流入する。

また、風下側分配タンク２１の下部の外側面には、風下側チューブ２２ａの上端部２２ａ２（図２参照）が挿入される複数の貫通孔（不図示）が形成されている。風下側チューブ２２ａの上端部２２ａ２がこの貫通孔に挿入されることにより、風下側分配タンク２１の内部流路は風下側チューブ２２ａに連通している。すなわち、流入口２１ａから風下側分配タンク２１内に流入した冷媒は、各風下側チューブ２２ａに分配される。

風下側集合タンク２３は、内部に冷媒の流路を有する筒状の部材からなる。風下側集合タンク２３は、その容積が風上側分配タンク１３と同程度であり、その底面２３２ａの高さ位置（Ｚ方向位置）は風上側分配タンク１３の底面１３２ａと略同一となっている。風下側集合タンク２３のＹ方向の両端部は閉塞されている。図２に示されるように、風下側集合タンク２３は、２つの風下側隔壁２３１（第１隔壁）を有している。風下側隔壁２３１は、Ｙ方向に対して略垂直な平面を有する板形状を呈し、風上側分配タンク１３内でＹ方向に沿って互いに間隔を空けて配置されている。これにより、風下側集合タンク２３の内部には、Ｙ方向に沿って並ぶ３つの風下側隔室２３２（第１隔室）が区画形成されている。

また、各風下側隔壁２３１は、Ｙ方向において風上側隔壁１３１と対応する位置に配置されている。すなわち、各風下側隔壁２３１をＸ方向に沿って見ると、各風下側隔壁２３１は風上側隔壁１３１と重合する位置に配置されている。

風下側隔壁２３１は、その一部に、貫通孔２３４（逸水部）が形成されている。貫通孔２３４は、断面が円形状で、風下側隔壁２３１をＹ方向に貫通している。これにより、隣り合う風下側隔壁２３１，２３１は、貫通孔２３４において連通する状態となっている。

また、風下側集合タンク２３の上部の外側面には、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１（図２参照）が挿入される複数の貫通孔（不図示）が形成されている。風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１がこの貫通孔に挿入されることにより、風下側集合タンク２３の内部流路は風下側チューブ２２ａに連通している。すなわち、各風下側チューブ２２ａを流れ、その下端部２２ａ１から流出した冷媒は、風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２に集められる。

図２に示されるように、風下側集合タンク２３の外側面には、各風下側隔室２３２に連通する排出口２３３が６つ形成されている。排出口２３３は、各風下側隔室２３２の冷媒を外部に排出するための開口であり、各風下側隔室２３２の側面に２つずつ形成されている。図１に示される冷媒蒸発器１の状態では、風下側集合タンク２３の１つの排出口２３３と、風上側分配タンク１３の１つの導入口１３３とが一対となって連通している。

続いて、冷媒蒸発器１に供給される冷媒の流れと、空気の冷却方法について説明する。図示されない膨張弁により減圧された冷媒は、図２に矢印Ａで示されるように、流入口２１ａから風下側分配タンク２１内に供給される。この冷媒は、風下側分配タンク２１内で分配され、矢印Ｂ，Ｃ，Ｄで示されるように、風下側コア部２２の各風下側チューブ２２ａに流入する。

各風下側チューブ２２ａに流入した冷媒は、その内部を−Ｚ方向に向かって流れる。このとき、各風下側チューブ２２ａ内を流れる冷媒は、各風下側チューブ２２ａの外部を矢印Ｘ１方向に向かって流れる空気と、各風下側チューブ２２ａの壁面を介して熱交換を行う。これにより、冷媒の一部が蒸発して空気から熱を奪い、空気の冷却が行われる。

風下側コア部２２の各風下側チューブ２２ａ内を流れ、各風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から流出した冷媒は、矢印Ｅ，Ｆ，Ｇで示されるように、風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２に流入する。各風下側隔室２３２内の冷媒は、排出口２３３を介して外部に排出される。各風下側隔室２３２内の冷媒は、矢印Ｈ〜Ｍで示されるように、各排出口２３３を介して排出される際に各々２つの風上側隔室１３２に分流する。

各風下側隔室２３２内から排出された冷媒は、風上側分配タンク１３の各導入口１３３を介して各風上側隔室１３２内に流入する。各風上側隔室１３２は１つの導入口１３３と連通しているため、１つの風下側隔室２３２から排出された冷媒は、２つの風上側隔室１３２に分配されることになる。

各風上側隔室１３２内に流入した冷媒は、各風上側隔室１３２内をＺ方向に向かって流れ、上部の貫通孔から排出される。各風上側隔室１３２の貫通孔から排出された冷媒は、矢印Ｎ〜Ｓで示されるように、風上側コア部１２に供給される。冷媒は、各風上側チューブ１２ａの下端部１２ａ１から流入し、各風上側チューブ１２ａ内をＺ方向に向かって流れる。

各風上側チューブ１２ａ内を流れ、その上端部１２ａ２から流出した冷媒は、矢印Ｔ，Ｕ，Ｖで示されるように、風上側集合タンク１１に集められる。風上側集合タンク１１に集められた冷媒は、矢印Ｗで示されるように、風上側集合タンク１１の排出口１１ａから、図示されない圧縮機の吸入側に供給される。

続いて、図３から図５を参照しながら、風上側分配タンク１３内や風下側集合タンク２３内における冷媒の流れについて説明する。

図３は、冷媒蒸発器１に供給される冷媒の流量が比較的大きい場合の冷媒の流れを示している。このように冷媒の流量が比較的大きい場合、風下側分配タンク２１から分配されて各風下側チューブ２２ａ内を流れる冷媒の流量が略均一となるように、風下側分配タンク２１の形状等が設定されている。

図３に示されるように、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から流出した冷媒は、風下側集合タンク２３の風下側隔室２３２に流入する。流量が比較的大きいため、この冷媒は、風下側隔室２３２の底面２３２ａに大きな水勢で上方から衝突する。風下側隔室２３２の内部は冷媒で満たされる。

底面２３２ａに衝突した冷却水は、底面２３２ａに沿って、貫通孔２３４の周囲を旋回するように流れ、底面２３２ａよりも上方に配置された排出口２３３に導かれる。また、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１のうち、排出口２３３近傍の部位から流出して風下側隔室２３２に流入した冷媒は、この旋回する冷媒の流れに引き込まれ、排出口２３３に導かれる。

排出口２３３に導かれた冷媒は、風下側集合タンク２３から排出される。風下側集合タンク２３内から排出された冷媒は、導入口１３３を介して風上側分配タンク１３の風上側隔室１３２内に流入する。

風上側隔室１３２に流入した冷媒は上方に向かって流れ、風上側チューブ１２ａの下端部１２ａ１に流入する。この冷媒は風上側チューブ１２ａ内を上方に向かって流れ、前述したように風上側集合タンク１１に集められる。

このように、冷媒蒸発器１に供給される冷媒の流量が比較的大きい場合は、風下側隔室２３２内に流入する冷媒はスムーズに排出口２３３に導かれる。したがって、風下側隔室２３２内の冷媒の大半は、風下側隔壁２３１の貫通孔２３４を通過することなく、排出口２３３に導かれて風下側集合タンク２３内から排出される。すなわち、供給される冷媒の流量が比較的大きい場合は、隣り合う風下側隔室２３２，２３２間における冷媒の移動は比較的少なくなる。

図４及び図５は、冷媒蒸発器１に供給される冷媒の流量が比較的小さい場合の冷媒の流れを示している。このように冷媒の流量が比較的小さい場合、風下側分配タンク２１から各風下側チューブ２２ａに分配される冷媒の流量が不均一となる傾向がある。詳述すると、まず、流入口２１ａから風下側分配タンク２１内に流入する冷媒の流量が比較的小さい場合、風下側分配タンク２１内の奥側まで冷媒が供給され難い。この結果、風下側コア部２２の複数の風下側チューブ２２ａのうち、流入口２１ａ近傍の風下側チューブ２２ａに流入する冷媒の流量に比べて、流入口２１ａから大きく離れた風下側チューブ２２ａに流入する冷媒の流量が小さなものとなる。

この場合、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から流出して風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２内に流入する冷媒の流量も、比較的小さなものとなる。したがって、この冷媒は、風下側集合タンク２３内からスムーズに排出されることなく、風下側隔室２３２において滞留する。

このように滞留する冷媒の水位は、風下側隔室２３２ごとに差異が生じる。すなわち、図５に示されるように、流入口２１ａ（図１，２参照）近傍の風下側チューブ２２ａから冷媒が流入する風下側隔室２３２ほど冷媒の水位が高く、流入口２１ａから大きく離れた風下側チューブ２２ａから冷媒が流入する風下側隔室２３２ほど冷媒の水位が低くなる。

隣り合う風下側隔室２３２，２３２間で冷媒の水位に差が生じるとともに、当該冷媒の水位が風下側隔壁２３１の貫通孔２３４の下端２３５を超えると、貫通孔２３４を介した冷媒の移動が生じる。すなわち、図５に示されるように、冷媒の水位が高い風下側隔室２３２から、冷媒の水位が低い風下側隔室２３２に冷媒が移動する。この結果、風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２に滞留する冷媒の水位が均一化される。

風下側集合タンク２３内の冷媒は、排出口２３３及び導入口１３３を介して風上側分配タンク１３の各風上側隔室１３２に流入する。風下側集合タンク２３内で冷媒の水位が均一化されたことから、各風上側隔室１３２に流入する冷媒の量も均一化されており、更に、各風上側隔室１３２内の冷媒は各風上側チューブ１２ａに分配される。すなわち、各風上側チューブ１２ａを流れる冷媒の分布は略均一なものとなる。

以上説明したように、この冷媒蒸発器１の構成によれば、風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２内に至る冷媒の流量が比較的大きい場合は、冷媒は各風下側隔室２３２内で滞留することなく、風上側分配タンク１３に供給される。このため、隣り合う風下側隔室２３２，２３２間の冷媒の移動は風下側隔壁２３１によって妨げられ、冷媒の分配が不均一となることを抑制することができる。

一方、風下側集合タンク２３の各風下側隔室２３２内に至る冷媒の流量が比較的小さい場合は、冷媒は各風下側隔室２３２内で滞留するとともに、その水位が上昇する。一の風下側隔室２３２内の冷媒の水位が貫通孔２３４の下端２３５を超えると、当該冷媒は、一の風下側隔室２３２と隣り合う他の風下側隔室２３２内に移動し、冷媒が均一に分配される。

したがって、この構成によれば、供給される冷媒の流量によらず、風上側コア部１２において冷媒の分布が不均一となることを抑制できる。

また、この冷媒蒸発器１では、風下側隔壁２３１は、Ｙ方向に貫通する貫通孔２３４が形成されている

この構成によれば、供給される冷媒の流量が比較的大きい場合に、各風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から一の風下側隔室２３２に流入する冷媒を、貫通孔２３４の周囲を旋回するように流すことができる。これにより、一の風下側隔室２３２内の冷媒を、隣り合う他の風下側隔室２３２に移動することを抑制しながら、風上側分配タンク１３に向けて排出することができる。

一方、供給される冷媒の流量が比較的小さい場合は、一の風下側隔室２３２内に滞留する冷媒を、貫通孔２３４を介して他の風下側隔室２３２内に移動させ、各風下側隔室２３２で滞留する冷媒の水位を更に均一化することができる。すなわち、この構成によれば、風上側コア部１２において冷媒の分布が不均一となることを更に確実に抑制できる。

また、この冷媒蒸発器１では、風下側隔壁２３１と風上側隔壁１３１とは、Ｙ方向において対応する位置に配置されている。

この構成によれば、風下側隔壁２３１によって区画形成される各風下側隔室２３２から、風上側隔壁１３１によって区画形成される各風上側隔室１３２に冷媒を供給する際に、冷媒のＹ方向の流速成分を大きく変更させることなく、冷媒を流すことが可能となる。したがって、各風下側隔室２３２内において、冷媒がＹ方向に流れて無為に各風上側隔室１３２，１３２間を移動してしまうことを抑制し、冷媒の分布が不均一となることを更に確実に抑制できる。

また、この冷媒蒸発器１では、風上側隔室１３２の数（６つ）は風下側隔室２３２の数（３つ）よりも多く、一の風下側隔室２３２は、複数（２つ）の風上側隔室１３２に冷媒を供給する。

この構成によれば、例えば風上側隔室１３２の数が風下側隔室２３２と同数の３つである場合に比べて、１つの風上側隔室１３２と連通する風上側チューブ１２ａの数が少なくなる。したがって、風上側隔室１３２から複数の風上側チューブ１２ａに冷媒を分配する際に、冷媒の分布が不均一となることを更に確実に抑制できる。

続いて、第１変形例に係る冷媒蒸発器１Ａについて、図６を参照しながら説明する。図６は冷媒蒸発器１Ａの断面を示しており、冷媒蒸発器１Ａのうち、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面と対応する断面を示している。この冷媒蒸発器１Ａは、第１実施形態と同様に、車室内の温度を調整する車両用空調装置に搭載され、冷凍サイクルに用いられる。冷媒蒸発器１Ａのうち、冷媒蒸発器１と同一の構成については適宜同一の符号を付して、説明を省略する。

まず、冷媒蒸発器１Ａは、その配置の点で冷媒蒸発器１と異なる。すなわち、冷媒蒸発器１Ａは、冷媒蒸発器１（図６では不図示）をＹ軸周りに所定角度回転させて傾斜させた状態で配置されている。このような傾斜配置により、排出口２３３は風下側集合タンク２３の上端部寄りに位置している。

また、冷媒蒸発器１Ａの構成は、その風上側隔壁２３１Ａの貫通孔２３４Ａの点で冷媒蒸発器１と異なる。すなわち、貫通孔２３４Ａは、その断面が完全な円形状ではなく、円形の下部を欠損させた形状を呈している。これにより、貫通孔２３４Ａの下端２３５Ａは、略水平で直線状となっている。

このように、冷媒蒸発器１Ａは、排出口２３３が風下側集合タンク２３の上端部寄りに位置するように、風下側蒸発部２０及び風上側蒸発部１０がＹ軸の周りに所定角度回転して傾斜配置されている。これにより、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から流出した冷媒を、優先的に風下側集合タンク２３に集合させることができる。この結果、供給される冷媒の流量が比較的小さい場合に、風下側隔壁２３１Ａの貫通孔２３４Ａによって冷媒を移動させ、風下側集合タンク２３内の各風下側隔室２３２に滞留する冷媒の水位をさらに均一化することが可能となる。

また、貫通孔２３４Ａの下端２３５Ａは、略水平に形成されている。これにより、風下側集合タンク２３内の各風下側隔室２３２に滞留する冷媒の水位が下端２３５Ａを超えた場合に、隣り合う風下側隔室２３２，２３２間における冷媒の移動を迅速に行わせることが可能となる。

続いて、第２変形例に係る冷媒蒸発器１Ｂについて、図７を参照しながら説明する。図７は冷媒蒸発器１Ｂの断面を示しており、冷媒蒸発器１Ｂのうち、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面と対応する断面を示している。この冷媒蒸発器１Ｂは、前述した実施形態と同様に、車室内の温度を調整する車両用空調装置に搭載され、冷凍サイクルに用いられる。冷媒蒸発器１Ｂのうち、冷媒蒸発器１と同一の構成については適宜同一の符号を付して、説明を省略する。

まず、冷媒蒸発器１Ｂの構成は、その風下側集合タンク２３Ｂの点で冷媒蒸発器１と異なる。すなわち、冷媒蒸発器１（図６では不図示）は、風下側集合タンク２３内の容積は風上側分配タンク１３内の容積と同程度であったのに対し、冷媒蒸発器１Ｂは、風下側集合タンク２３Ｂ内の容積は風上側分配タンク１３内の容積よりも大きくなるよう構成されている。詳細には、風下側集合タンク２３Ｂの底面２３２Ｂａを、風上側分配タンク１３の底面１３２ａよりも−Ｚ方向に配置することで、風下側集合タンク２３Ｂ内の容積を大きくしている。

このような冷媒蒸発器１Ｂによれば、風下側チューブ２２ａの下端部２２ａ１から流出した冷媒を、優先的に風下側集合タンク２３Ｂに集合させることができる。この結果、供給される冷媒の流量が比較的小さく、隣り合う風下側隔室２３２Ｂ，２３２Ｂ間で冷媒の水位に差が生じるとともに、当該冷媒の水位が風下側隔壁２３１Ｂの貫通孔２３４Ｂの下端２３５Ｂを超えた場合に、貫通孔２３４Ｂを介して冷媒を移動させることができる。この結果、風下側集合タンク２３Ｂの各風下側隔室２３２Ｂ内に滞留する冷媒の水位を更に均一化することが可能となる。

続いて、第２実施形態に係る冷媒蒸発器１Ｃについて、図８及び図９を参照しながら説明する。この冷媒蒸発器１Ｃは、前述した実施形態と同様に、車室内の温度を調整する車両用空調装置に搭載され、冷凍サイクルに用いられる。冷媒蒸発器１Ｃのうち、冷媒蒸発器１と対応する構成については、適宜説明を省略する。

冷媒蒸発器１Ｃは、所謂ドロンカップ構造の熱交換器であり、複数のプレート６０と、複数のフィン７０と、をＹ方向に交互に積層することで構成されている。冷媒蒸発器１Ｃは、矢印Ｘ２で示される空気の流れ方向において対向する風上側蒸発部１０Ｃ及び風下側蒸発部２０Ｃを備えている。

図８に示されるように、各プレート６０は、１つの第１プレート６１と１つの第２プレート６２とをＹ方向に重合させることで構成されている。第１プレート６１及び第２プレート６２は、いずれも凹凸が形成された金属板である。第１プレート６１の形状は第２プレート６２の形状とＹ方向に対称である。したがって、以下では、第２プレート６２の形状について説明し、第１プレート６１の形状については説明を省略する。

図９に示されるように、第２プレート６２は、風上側チューブ１２Ｃａ及び風下側チューブ２２Ｃａを有している。風上側チューブ１２Ｃａ及び風下側チューブ２２Ｃａは、いずれも１枚の金属板をＹ方向に突出させることで形成されている。また、風上側チューブ１２Ｃａ及び風下側チューブ２２Ｃａは、その大部分が分離壁６３によってＸ方向に互いに分離されているが、その下端部の近傍において排出口２３３Ｃ及び導入口１３３Ｃを介して互いに連通している。

また、第２プレート６２の上部には、連通孔１１Ｃｂ，２１Ｃｂが形成されている。連通孔１１Ｃｂ，２１Ｃｂは、いずれも金属板をＹ方向に貫通する孔であり、分離壁６３を挟んでＸ方向に互いに対向している。連通孔１１Ｃｂは風上側チューブ１２Ｃａと連通しており、連通孔２１Ｃａは風下側チューブ２２Ｃａと連通している。

また、第２プレート６２の下部には、貫通孔２３４Ｃ（逸水部）が形成されている。貫通孔２３４Ｃは、金属板をＹ方向に貫通する孔であり、風下側チューブ２２Ｃａのうち底面２３２Ｃａ寄りの部位に形成されている。

以上のように形成された第２プレート６２と、当該第２プレート６２と対称に形成された第１プレートとがＹ方向に重合されることで、各プレート６０内には、Ｚ方向に冷媒を流す流路として、風上側チューブ１２Ｃａ及び風下側チューブ２２Ｃａが形成される。風上側チューブ１２Ｃａは、複数のプレート６０がフィン７０を挟んでＹ方向に積層されることによって風上側コア部１２Ｃを構成する。また、風下側チューブ２２Ｃａは、複数のプレート６０がフィン７０を挟んでＹ方向に積層されることによって風下側コア部２２Ｃを構成する。

また、プレート６０がＹ方向に積層されて隣り合うことによって、それらの連通孔１１Ｃｂ，１１Ｃｂが互いに連通して風上側集合部１１Ｃが形成され、それらの連通孔２１Ｃｂ，２１Ｃｂが互いに連通して風下側分配部２１Ｃが形成される。図８に示されるように、風上側集合部１１Ｃの−Ｙ方向側の端部には排出口１１Ｃａが形成されている排出口１１Ｃａは、図示しない圧縮機の吸入側に接続されている。また、風下側分配部２１Ｃの−Ｙ方向側の端部に流入口２１Ｃａが形成されている。流入口２１Ｃａには、図示しない膨張弁により減圧された低圧冷媒が流入する。

また、プレート６０がＹ方向に積層されて隣り合うことによって、それらの下部には、風上側隔壁１３１Ｃによって区画形成される複数の風上側隔室１３２Ｃが形成される。風上側隔壁１３１Ｃは、突出形成された金属板の一部である。このような複数の風上側隔室１３２ＣがＹ方向に沿って配置されることで、風上側分配部１３Ｃが形成される。

また、プレート６０がＹ方向に積層されて隣り合うことによって、それらの貫通孔２３４Ｃ，２３４Ｃが互いに連通する。これにより、プレート６０の下部には、風下側隔壁２３１Ｃによって区画されるとともに貫通孔２３４Ｃにおいて互いに連通する複数の風下側隔室２３２Ｃが形成される。風下側隔壁２３１Ｃは、突出形成された金属板の一部である。このような複数の風下側隔室２３２ＣがＹ方向に沿って配置されることで、風下側集合部２３Ｃが形成される。

前述した風上側蒸発部１０Ｃは、風上側集合部１１Ｃ、風上側コア部１２Ｃ及び風上側分配部１３Ｃによって構成される。また、風下側蒸発部２０Ｃは、風下側分配部２１Ｃ、風下側コア部２２Ｃ及び風下側分配部２３Ｃによって構成される。

続いて、冷媒蒸発器１Ｃにおける冷媒の流れと、空気の冷却方法について説明する。図示されない膨張弁により減圧された冷媒は、図８に矢印ＡＣで示されるように、流入口２１Ｃａから風下側分配部２１Ｃ内に供給される。この冷媒は、風下側分配部２１Ｃ内で分配され、各プレート６０の風下側コア部２２Ｃの風下側チューブ２２Ｃａに流入する。

各風下側チューブ２２Ｃａに流入した冷媒は、その内部を−Ｚ方向に向かって流れる。このとき、各風下側チューブ２２Ｃａ内を流れる冷媒は、各風下側チューブ２２Ｃａの外部を矢印Ｘ２方向に流れる空気と、プレート６０の壁面を介して熱交換を行う。これにより、冷媒の一部が蒸発して空気から熱を奪い、空気の冷却が行われる。

風下側コア部２２Ｃの各風下側チューブ２２Ｃａを流れた冷媒は、風下側集合部２３Ｃの各風下側隔室２３２Ｃ内に流入する。各風下側隔室２３２Ｃ内の冷媒は、排出口２３３Ｃを介して外部に排出される。

各排出口２３３Ｃから排出された冷媒は、風上側分配部１３Ｃの各導入口１３３Ｃを介して各風上側隔室１３２Ｃ内に流入する。各風上側隔室１３２Ｃは１つの導入口１３３Ｃと連通しているため、１つの風下側隔室２３２Ｃから排出された冷媒は、１つの風上側隔室１３２Ｃに供給されることになる。

各風上側隔室１３２Ｃ内に流入した冷媒は、各風上側隔室１３２内をＺ方向に向かって流れ、風上側コア部１２Ｃに供給される。この冷媒は、風上側コア部１２Ｃの各風上側チューブ１２ＣａをＺ方向に向かって流れる。

各風上側チューブ１２Ｃａ内を流れた冷媒は、風上側集合部１１Ｃに集められる。風上側集合部１１Ｃに集められた冷媒は、連通孔１１Ｃｂを介して排出口１１ａから排出され、図示されない圧縮機の吸入側に供給される。

このように構成された冷媒蒸発器１Ｃでは、供給される冷媒の流量が比較的少ない場合に、風下側隔室２３２Ｃ内において冷媒が滞留する。このように滞留する冷媒の水位は、風下側集合部２３Ｃの各風下側隔室２３２Ｃごとに差異が生じ、流入口２１Ｃａ近傍の風下側チューブ２２Ｃａから冷媒が流入する風下側隔室２３２Ｃほど冷媒の水位が高く、流入口２１Ｃａから大きく離れた風下側チューブ２２Ｃａから冷媒が流入する風下側隔室２３２Ｃほど冷媒の水位が低くなる。

隣り合う風下側隔室２３２Ｃ，２３２Ｃ間で冷媒の水位に差が生じるとともに、当該冷媒の水位が風下側隔壁２３１Ｃの貫通孔２３４Ｃの下端２３５Ｃを超えると、貫通孔２３４Ｃを介した冷媒の移動が生じる。すなわち、冷媒の水位が高い風下側隔室２３２Ｃから、冷媒の水位が低い風下側隔室２３２Ｃに冷媒が移動する。この結果、風下側集合部２３Ｃの各風下側隔室２３２Ｃ内に滞留する冷媒の水位が均一化される。この結果、風下側コア部２２Ｃ及び風上側コア部１２Ｃにおいて冷媒の分布が不均一となることを抑制できる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

前述した第２変形例に係る冷媒蒸発器１Ｂでは、風下側集合タンク２３Ｂ内の容積を風上側分配タンク１３内の容積よりも大きくするために、風下側集合タンク２３Ｂの底面２３２Ｂａを、風上側分配タンク１３の底面１３２ａよりも−Ｚ方向に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１実施形態に係る冷媒蒸発器１の風下側集合タンク２３に、風下側集合タンク２３と連通するタンクを別途接続することで、風下側集合タンク２３内の容量を実質的に大きくすることも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：冷媒蒸発器
１０，１０Ｃ：風上蒸発部（第２蒸発部）
１１：風上側集合タンク（第２集合部）
１１Ｃ：風上側集合部（第２集合部）
１２，１２Ｃ：風上側コア部（第２コア部）
１２ａ，１２Ｃａ：風上側チューブ（第２チューブ）
１３：風上側分配タンク（第２分配部）
１３Ｃ：風上側分配部（第２分配部）
１３１，１３１Ｃ：風上側隔壁（第２隔壁）
１３２，１３２Ｃ：風上側隔室（第２隔室）
２０，２０Ｃ：風下側蒸発部（第１蒸発部）
２１：風下側分配タンク（第１分配部）
２１Ｃ：風下側分配部（第１分配部）
２２，２２Ｃ：風下側コア部（第１コア部）
２２ａ，２２Ｃａ：風下側チューブ（第１チューブ）
２３，２３Ｂ：風下側集合タンク（第１集合部）
２３Ｃ：風下側集合部（第１集合部）
２３１，２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ：風下側隔壁（第１隔壁）
２３２，２３２Ｂ，２３２Ｃ：風下側隔室（第１隔室）
２３４，２３４Ａ，２３４Ｂ，２３４Ｃ：貫通孔（逸水部）

Claims (8)

1. 被冷却流体が流れる方向において互いに対向するように配置された第１蒸発部（２０，２０Ｃ）と第２蒸発部（１０，１０Ｃ）とを有し、被冷却流体と冷媒との間で熱交換を行う冷媒蒸発器（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）であって、
   前記第１蒸発部は、
   冷媒を下方に向けて流す複数の第１チューブ（２２ａ，２２Ｃａ）を第１方向に積層することで構成された第１コア部（２２，２２Ｃ）と、
   前記第１コア部の上方に配置され、前記第１方向に沿って冷媒を流すとともに、該冷媒を前記複数の第１チューブの上端部から流入させるように分配する第１分配部（２１，２１Ｃ）と、
   前記第１コア部の下方に配置され、前記複数の第１チューブの下端部から流出した冷媒を集める第１集合部（２３，２３Ｂ，２３Ｃ）と、有し、
   前記第２蒸発部は、
   冷媒を上方に向けて流す複数の第２チューブ（１２ａ，１２Ｃａ）を前記第１方向に積層することで構成された第２コア部（１２，１２Ｃ）と、
   前記第２コア部の下方に配置され、前記第１集合部から冷媒の供給を受けるとともに、該冷媒を前記複数の第２チューブの下端部から流入させるように分配する第２分配部（１３，１３Ｃ）と、
   前記第２コア部の上方に配置され、前記複数の第２チューブの上端部から流出した冷媒を集める第２集合部（１１，１１Ｃ）と、有し、
   前記第１集合部は、前記第１方向に沿って並ぶように互いに所定間隔を空けて配置された複数の第１隔壁（２３１，２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ）と、該複数の第１隔壁によって区画形成された複数の第１隔室（２３２，２３２Ｂ，２３２Ｃ）とを有し、
   前記第２分配部は、前記第１方向に沿って並ぶように互いに所定間隔を空けて配置された複数の第２隔壁（１３１，１３１Ｃ）と、該複数の第２隔壁によって区画形成され、且つ互いに独立した空間として形成される複数の第２隔室（１３２，１３２Ｃ）とを有し、
   前記第１隔壁は、一の前記第１隔室の冷媒の水位が所定水位を超えた場合に、該冷媒を該一の前記第１隔室と隣り合う他の前記第１隔室に移動させる逸水部（２３４，２３４Ａ，２３４Ｂ，２３４Ｃ）を有していることを特徴とする冷媒蒸発器。
2. 前記第１隔壁は、前記第１方向に貫通する貫通孔（２３４，２３４Ａ，２３４Ｂ，２３４Ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
3. 前記第１隔壁と前記第２隔壁とは、前記第１方向において対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
4. 前記第２隔室の数は前記第１隔室の数よりも多く、
   一の前記第１隔室は、複数の前記第２隔室に冷媒を供給することを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
5. 前記第１集合部は、冷媒を排出する排出口（２３３）を有し、
   前記排出口が前記第１集合部の上端部寄りに位置するように、前記第１蒸発部及び前記第２蒸発部が前記第１方向に延びる軸の周りに所定角度回転して傾斜配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
6. 前記第１隔壁（２３１Ａ）は、前記第１方向に貫通する貫通孔（２３４Ａ）が形成され、
   当該貫通孔の下端（２３５Ａ）は、略水平に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷媒蒸発器。
7. 前記第１集合部（２３Ｂ）の容積は、前記第２分配部（１３）の容積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の冷媒蒸発器。
8. 前記第１集合部の底面（２３２ａ，２３２Ｂａ）は、前記第２分配部（１３２ａ）の底面よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の冷媒蒸発器。

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